TlGaS2超快非线性光学性质的研究

论文摘要

TlGaS2是一种新颖的准二维层状材料,由于具有独特的能带结构,TlGaS2在可见光和x射线范围内具有较高的光敏性,这使得它在光电子器件中有重要的应用前景。目前,TlGaS2的光学和电学性能已经得到了广泛的研究,但其超快非线性光学性质的相关研究还没有被开展。为了更好地将TlGaS2应用于光电子器件中,对TlGaS2的超快非线性光学性质的深入研究是十分必要的。为此,我们开展了 TlGaS2超快非线性光学性质的研究。具体研究内容包括:首先,我们采用强度依赖透射技术测量了块状TlGaS2晶体的超快非线性吸收性质,在800nm的飞秒脉冲激光激发下,TlGaS2表现出了明显的非线性吸收响应。通过双光子吸收模型拟合,我们确定了该非线性吸收为双光子吸收,并计算出了线偏振光下TlGaS2的双光子吸收系数,为βlin=7.4×10-10cm/W。接着,我们通过时间分辨瞬态吸收测量进一步确定了它的双光子吸收性质。由于双光子吸收属于三阶非线性光学效应,且双光子吸收系数与三阶非线性极化率独立张量元的虚部直接相关,我们结合强度依赖透射测量与瞬态吸收信号的偏振依赖性测量,计算出了三阶极化率张量元虚部的值。最后,通过时间分辨光学外差-光克尔门效应测量技术,我们进一步研究了它的三阶非线性光学性质,获得三阶极化率张量元x（3）xyxy+x（3）xyxy实部和虚部的值。实验结果表明,在分辨率范围内,T1GaS2展现了快速的时间响应,这表明其非线性折射来源于非共振电子非线性,然后,结合非共振电子非线性的Kleinman对称性下三阶极化率张量元的关系,我们计算了三阶非线性极化率独立张量元的实部,并进一步计算出了非线性折射率的数值。结果显示,TlGaS2具有较大的超快光学非线性,这使得它成为一种有前途的光子材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   第一节 非线性光学简介
•   第二节 层状材料的研究现状及其在非线性光学领域的研究进展
•     1.2.1 层状材料的研究现状
•     1.2.2 层状材料在非线性光学领域的研究进展
•   第三节 本论文的研究意义及价值
• 第二章 三阶非线性光学基础及测量技术
•   第一节 三阶非线性光学基础
•     2.1.1 双光子吸收效应
•     2.1.2 光学克尔效应
•   第二节 强度依赖透射测量技术
•   第三节 飞秒时间分辨瞬态吸收测量技术
•   第四节 OHD-OKE测量技术
•   第五节 本章小结
• 第三章 TlGaS2 的双光子吸收和非线性折射性质的研究
•   第一节 引言
•   第二节 TlGaS2的基本性质
•     3.2.1 晶体结构
•     3.2.2 光学吸收谱与能带计算
•     3.2.3 能带图
•     3.2.4 光致发光光谱
•     3.2.5 拉曼光谱
•   第三节 样品制备和光学表征
•   第四节 强度依赖透射测量的研究
•   第五节 飞秒时间分辨瞬态吸收的研究
•   第六节 OHD-OKE测量技术的研究
•   第七节 实验结果的讨论
•   第八节 本章小结
• 第四章 总结与展望
•   第一节 总结
•   第二节 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间发表的学术论文及研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 辛秀峰

导师: 田建国,鄢小卿

关键词: 极化率,双光子吸收,非线性折射,光学克尔效应,层状材料

来源: 南开大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 南开大学

分类号: O437

DOI: 10.27254/d.cnki.gnkau.2019.000093

总页数: 67

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